RAID技术与应用

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/4/20,#,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2012/4/20,#,单击此处编辑母版标题样式,RAID,技术与应用,存储基础知识培训一,RAID,技术与应用,1,、,RAID,由来,2,、,RAID,术语,3,、,RAID,级别,4,、,RAID,类型,5,、,RAID,状态,6,、磁盘阵列,开局,7,、,故障排除,主要内容,RAID,是什么,RAID,是一个缩写，最初为,R,edundant,A,rray,of,I,nexpensive,D,isks,廉价,磁盘冗余阵列,它最初的意思是低成本硬盘,成组地使用,2,个或者更多个硬盘,模拟高档硬盘的性能,因为昂贵硬盘变得越来越小和便宜， 所以,RAID,就转化为,R,edundant,A,rray,of,I,ndependent,D,isks,独立磁盘冗余阵列,从,PC,中的硬盘获得数据,Cache Memory,缓慢地输入,快速输出,光纤通道接口,磁片,16MB/s,106B/s,用多个硬盘共享数据,14 MB/s,14 MB/s,14 MB/s,14 MB/s,14 MB/s,14 MB/s,14 MB/s,98 MB/s,1 2 3 4 5 6 7,Chapter,Chapter,Chapter,Chapter,Chapter,Chapter,Chapter,用单个文件共享所有的硬盘，来代替把不同的文件保存在不同的硬盘中,RAID,还有什么特性,?,我们已经看到在多个硬盘之间共享数据可以加快数据的传输速率,.,其实,RAID,不仅仅可以加快速度，还可以带来更多的东西,.,那么我们想要一些什么特性呢,?,数据的安全性,.,(,防止泄密,),数据的完整性,.,(,防止出错,),错误恢复,.,(,防止硬盘出错,),自动备份,.,(,防止数据丢失,),RAID,提供了所有这些特性,所以让我们来看看,RAID,是如何实现这些特性的,.,RAID,技术与应用,1,、,RAID,由来,2,、,RAID,术语,3,、,RAID,级别,4,、,RAID,类型,5,、,RAID,状态,6,、磁盘阵列开局,7,、故障排除,主要内容,术语：,RAID,RAID,Redundant Array of,Independent,Disks,一种在配件、存储子系统和系统级别上通过硬件或软件冗余来保护重要数据和改善系统性能的方法,允许将多块硬盘映射为单块逻辑盘被使用,RAID,的实现方式,软件冗余：共享一个系统,CPU,硬件冗余：在独立处理器上,运行,一般是磁盘阵列或,RAID,卡,Disk Spanning,数据跨盘技术使多个硬盘像一个硬盘那样工作,用廉价的资源来突破现有硬盘空间限制,最大限度的利用磁盘空间,不能改善硬盘的可靠性和速度,JBOD (,J,ust A,B,unch,O,f,D,isks),术语：,Disk Spanning,File,1,2,3,4,1,2,3,4,400MB,400MB,300MB,1000MB,1200MB,300MB,400MB,400MB,100MB,Disk Striping,将数据按照一定大小分成多个数据块，这些数据块可以被分别存放在不同的物理盘上,系统在从特定硬盘读取数据时可以通知下个目标盘准备数据,提高系统读写数据的,性能,Stripe size,：,8k-1024k,术语：,Disk Striping,File,1,2,3,4,1,2,3,4,Disk Mirroring,将相同的数据同时写入多个硬盘中,当某个物理硬盘失效时，提供数据资料的保护能力,降低系统写数据的性能,术语：,Disk Mirroring,File,1,2,3,4,1,2,3,4,1,2,3,4,Hot Swap,处于运行状态的磁盘阵列子系统当出现单个物理盘失效的情况时，采用新硬盘将失效物理盘在线替换，同时保证系统稳定运行,使用该功能允许系统在不关机或暂停系统服务的情况下，更换系统中失效的硬盘,只有,RAID,级别为,1、3、5、,6,、10、30、50,的阵列才提供该功能,某个物理硬盘失效时，提供数据资料的保护,能力,类型：全局热备、本地热备,术语：,Hot,Swap,1,2,3,4,1,2,4,1,2,5,4,1,2,3,4,Parity,来自多个物理磁盘上的数据通过异或(,XOR),操作运算产生的冗余奇偶数据,当单个硬盘失效时，这些冗余数据能够通过与其它物理磁盘上的数据进行异或(,XOR),操作而恢复由于硬盘失效而丢失的数据,产生的冗余数据可以被存放于一个专作奇偶校验用的硬盘上，也可以将这些奇偶校验数据分散分布在磁盘阵列的全部硬盘中,产生和存储奇偶校验数据需要一些额外的操作，会影响到数据的写性能,。,现在,Parity,采用独立芯片来处理,术语：,Parity,RAID,技术与应用,1,、,RAID,由来,2,、,RAID,术语,3,、,RAID,级别,4,、,RAID,类型,5,、,RAID,状态,6,、磁盘阵列开局,7,、故障排除,主要内容,特性：,Striping,数据以分段的方式放在磁盘阵列,中,性能：读写性能最优,容量：,N,*单块硬盘容量，至少,1,块硬盘或,2,块硬盘,安全性：没有,校验数据，没有容错,能力,RAID,Levels-RAID0,Disk A,Disk B,Incoming data,Data in disk A,Data in disk B,Disk C,Data in disk C,特性,:,Mirroring,性能：,使,磁盘读取的效率增加，,但写入的效率,降低,容量,:,单块硬盘容量*,N/2,，至少,2,块硬盘,安全性：,通过,数据直接备份具有容错能力,RAID Levels-RAID1,Disk A,Disk B,Incoming data,Data in disk A,Data in disk B,特性,:,Striping with Dedicated Parity,Drive,性能,：连续读写性能高,容量：单块硬盘容量*（,N-1,），至少,3,块硬盘,安全性：有,校验数据，提供数据容错,能力，允许有一块硬盘发生故障,RAID,Levels-RAID3,Incoming data,Data in disk A,Data in disk B,Data in disk C,Disk A,Disk B,Disk C,特性：,Striping with Distributed,Parity,性能：随机读性能高，写性能中,容量：单块硬盘容量*（,N-1,），至少需要,3,块硬盘,安全性：有,校验数据，提供数据容错,能力，,允许有一块硬盘发生故障,RAID,Levels-RAID5,Incoming data,Data in disk A,Data in disk B,Data in disk C,Disk A,Disk B,Disk C,特性：,Striping,with two Distributed Parity,性能：读性能与,RAID5,基本相同，写性能会有所下降,容量：单块硬盘容量*（,N-2,），至少需要,4,块硬盘,安全性：有,校验数据，提供数据容错,能力,可以同时有两块硬盘故障,RAID,Levels-RAID6,Incoming data,Data in disk A,Data in disk B,Data in disk C,Disk A,Disk B,Disk C,Disk,D,Data in,disk D,特性：,Two RAID 1s Striped,RAID,Levels-RAID10,特性：,Two RAID 3s Striped,RAID,Levels-RAID30,RAID50,Two RAID 5s Striped,RAID,Levels-RAID50,RAID,技术与应用,1,、,RAID,由来,2,、,RAID,术语,3,、,RAID,级别,4,、,RAID,类型,5,、,RAID,状态,6,、磁盘阵列开局,7,、故障排除,主要内容,实现,RAID,方式,有两种方式：,硬,RAID,RAID,卡,磁盘阵列,软,RAID,通过,OS,来实现,RAID,卡的基本功能,RAID,卡就是用来实现,RAID,功能的板卡，通常是由,I/O,处理器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列零组件构成的。不同的,RAID,卡支持的,RAID,功能不同,。,基本功能,高性能,RAID,卡可以让很多磁盘驱动器同时传输数据，而这些磁盘驱动器在逻辑上又是一个磁盘驱动器,，,RAID,可以达到单个的磁盘驱动器几倍、几十倍甚至上百倍的速率,。,提供,容错,功能 通过,RAID,技术来保障,操作系统上安装管理软件或者,BIOS,来管理,低成本,SCSI RAID,卡的结构,SCSI,控制器,RAID,处理器,Firmware,CACHE MEMORY,指示报警,电池,通 道,B,通 道,A,PCI,总线,SCSI,终结器,带,RAID,卡,SCSI,系统硬件框图,H O S T,RAID,处理器,Firmware,Cache Memory,SCSI,主控制器,ID=7,SCSI ID=0,SCSI ID=5,终结器,终结器,SCSI,总线,背板,HSC ID=6,SAS RAID,卡的结构,SAS,EXPANDER,RAID,处理器,Firmware,CACHE MEMORY,指示报警,电池,通 道,B,通 道,A,PCI-E,总线,带,RAID,卡,SAS,芯片,Intel IOP348SAS RAID,芯片结构,磁盘阵列,以华赛,S5500T,控制框介绍,(2U 3.512,盘位,),机箱,控制器模块,电源模块,风扇模块,硬盘托架,背板,RAID,是由控制器来实现的,S5500T,硬件系统架构,业,务,子,系,统,Service channel,Manage channel,Power supply,PCIe GEN24,电源,0,BBU0,电源,1,BBU1,风扇模块,0,风扇模块,1,控制模块,A,接口模块,A0,控制模块,B,管,理,子,系,统,机,电,子,系,统,PCIe GEN24,12V,接口模块,B0,PCIe GEN24,常见厂商分类,高端厂商,EMC,、,Hitachi,、,LSI,、,IBM,、,HP,华赛、,Netapp,中低端厂商,Infortend,、,Acusys,、,Areca,、,Promise,、,Qsan,.tw,RAID,卡厂商,LSI,、,Adaptec,、,Areca,RAID,技术与应用,1,、,RAID,由来,2,、,RAID,术语,3,、,RAID,级别,4,、,RAID,类型,5,、,RAID,状态,6,、磁盘阵列开局,7,、,故障排除,主要内容,RAID,状态,RAID,状态有,正常状态 英文：,good,、,normal,降级状态 英文：,degraded,失效状态 英文：,invalid,、,error,重构状态 英文：,rebuilding,降级、重构状态 ：对应用而言不中断,失效状态：应用中断，数据可以找回，要看具体硬盘状态,华赛预拷贝成功,RAID,状态,图,预拷贝,RAID,状态图,故障硬盘信息,华赛磁盘回拷状态,回拷状态图,RAID,组状态,硬盘状态图,RAID,技术与应用,1,、,RAID,由来,2,、,RAID,术语,3,、,RAID,级别,4,、,RAID,类型,5,、,RAID,状态,6,、磁盘阵列开局,7,、,故障排除,主要内容,华赛磁盘阵列开局流程,开局流程（,1,）,开局流程（,2,）,开局注意事项,开,箱验货,应用咨询、讨论，确定实施方案,涉及到,RAID Level,选择、容量分配、,OS,系统、前端应用，是否有增值功能或,Ultrapath,软件安装,设备上架、加电,依据,方案来实施,应用验证,若有异常，及时,400,建单，协调资源,产品培训,如何选择,RAID,来适应应用,从以下三个方向来判定,视频流，视频编辑,主要是对带宽的要求，,Stripe Size,适当调大，比如,256k,数据库,主要是对,IOPS,的要求，,Stripe Size,适当调小，比如,16k,文件服务,兼顾数据库和视频流之间的应用，选择默认,控制器性能调优注意方向：,1,、,硬盘个数,华赛,默认单组,RAID 8,到,12,块硬盘,2,、硬盘类型,硬盘介质：,FC,、,SAS,、,SATA,、,NL_SATA,3,、,RAID,级别和,Stripe size 4,、主机接口,RAID,技术与应用,1,、,RAID,由来,2,、,RAID,术语,3,、,RAID,级别,4,、,RAID,类型,5,、,RAID,状态,6,、,磁盘阵列开局,7,、,故障排,查,主要内容,故障排查,掌握大原则，从细节入手,从数据和应用角度出发，数据安全、应用不中断为原则,从硬盘定位、日志收集，故障定位、,0S,日志等,多观察，少动手,硬件指示灯、报警信息、文件系统等,先备份，后操作,先整体，后局部,先高级，后低级,先外部，后局部,案例一,故障现象：,1,、客户反馈磁盘阵列,S2600I,异常掉电后，客户端无法访问磁盘,2,、系统平台为：,Windows,排查思路：,1,、客户端是否,ping,通磁盘阵列，若无法,ping,通，排查网路,2,、查看主机测,initatior,连接状态，若不为,connected,，检查,iscsi,组件故障,3,、查看盘阵测,RAID,或,LUN,状态，若为失效状态，,RAID,或,LUN,故障,4,、查看日志，看由于异常,5,、确定,LUN license,个数是否生效,最终确定是,LUN License,失效,案例二,故障现象：,1,、客户反馈应用测应用数据有排队现象,2,、数据库写入盘阵性能下降,排查思路,：,1,、询问客户由于异常掉电，若有可能,RAID,或其他部件异常,2,、登陆阵列测，查看,RAID,状态,关注写策略和,RAID,状态,3,、若当前运行写策略是,write through,，定位故障原因：可能是部件,UPS,或,BBU,、电源风扇和控制器故障,4,、若,RAID,状态为降级,定位硬盘并更换,5,、,Ultrapath,路径是否有异常,6,、若是光纤连接，查看主机测光纤卡端口、光纤交换机端口,SFP,和阵列测主机端口的,SFP,以及,光纤线缆,此次故障为：,BBU,故障,Questions?,